Ceea ce se numește în mod obișnuit dispersie a luminii

Acest fenomen a fost descoperit în 1672 de Isaac Newton. Până atunci, oamenii nu au putut explica de ce culorile sunt într-o anumită ordine atunci când se refractă. Dispersia luminii a ajutat la demonstrarea naturii ondulatorii a luminii, dar pentru a înțelege mai bine întrebarea trebuie să înțelegem toate aspectele.

Această diagramă facilitează înțelegerea dispersiei luminii.

Definiție

Fenomenul de dispersie a luminii (sau dispersie) este cauzat de faptul că indicele de refracție este direct legat de lungimea de undă. Dispersia a fost descoperită pentru prima dată de Newton, dar o mare parte din baza teoretică a fost dezvoltată de oamenii de știință într-o perioadă ulterioară.

Datorită dispersiei, a fost posibil să se demonstreze că lumina albă este formată din mai multe componente. Pentru a explica în termeni simpli, o rază de lumină solară incoloră trece printr-o substanță transparentă (cristal, apă, sticlă etc.) și este împărțită în culorile curcubeului din care este compusă.

Numeroasele fațete ale diamantelor se transformă într-o multitudine de culori.

Când lumina trece de la o substanță la alta, își schimbă direcția, ceea ce se numește refracție. Albul conține o întreagă gamă de culori, dar acest lucru este imperceptibil până când este supus dispersiei. Fiecare dintre culorile compuse are o lungime de undă diferită, astfel încât unghiul de refracție este diferit.

Apropo! Lungimea de undă a fiecăreia dintre culorile spectrului este constantă, astfel încât nuanțele se aliniază întotdeauna în aceeași ordine atunci când trec printr-o substanță transparentă.

Istoria descoperirii și a concluziilor lui Newton

Istoria ne spune că omul de știință a observat pentru prima dată că marginile imaginii din lentilă sunt colorate în perioada în care era angajat în îmbunătățirea designului telescoapelor. Acest lucru l-a interesat foarte mult și și-a propus să descopere natura apariției dungilor colorate.

La acea vreme, în Marea Britanie era o epidemie de ciumă, așa că Newton a decis să se retragă în satul său Woolsthorpe, pentru a-și limita cercul social. Și, în același timp, să efectueze experimente pentru a afla de unde provin diferitele nuanțe. Pentru a face acest lucru, a luat câteva prisme de sticlă.

Cam așa arăta experimentul lui Newton pentru a explica fenomenul de dispersie a luminii.

Pe parcursul cercetărilor sale, a efectuat numeroase experimente, dintre care unele se desfășoară și în prezent în formă neschimbată. Principalul a fost următorul: omul de știință a făcut o mică gaură în oblonul unei camere întunecate și a plasat o prismă de sticlă în calea fasciculului de lumină. Rezultatul a fost o reflexie sub forma unor dungi colorate pe peretele opus.

Acest experiment poate fi repetat și de către dumneavoastră.

Newton a extras din reflexie roșu, portocaliu, galben, verde, albastru, albastru și violet. Adică, spectrul în sensul său clasic. Dar dacă ne uităm mai atent și izolăm spectrul cu ajutorul unui echipament modern, obținem trei zone principale: roșu, galben-verde și albastru-violet. Ceilalți ocupă zonele nesemnificative dintre ele.

Iată cum arată descompunerea luminii albe într-un spectru.

Unde apare

Dispersia poate fi observată mult mai des decât pare la prima vedere. Trebuie doar să fiți atenți:

1. Curcubeu - este cel mai cunoscut exemplu de dispersie. Lumina este refractată de picăturile de apă, rezultând un curcubeu, pe care experții îl numesc curcubeu primar. Dar, uneori, lumina este refractată de două ori și apare un fenomen natural rar - un curcubeu dublu. În acest caz, arcul este mai luminos și cu o ordine standard a culorilor în interior, iar în exterior este neclar și nuanțele sunt inversate.
2. Apusuri de soarecare pot fi roșii, portocalii sau chiar multicolore. În acest caz, obiectul care refractează razele este atmosfera Pământului. Deoarece aerul este alcătuit dintr-un anumit amestec de gaze, efectul este diferit și poate fi diferit.
3. Dacă vă uitați cu atenție la pe fundul unui acvariu sau al unui corp mare de apă cu apă limpede și clară, puteți vedea clar strălucirea irizată. Acest lucru se datorează faptului că spectrul solar se răspândește în întregul spectru de culori prin difuzie.
4. Pietre prețioase cu diamante tăiate în formă de bijuterie strălucesc și ele. Dacă le rotiți ușor, veți observa cum fiecare fațetă emană o nuanță diferită. Acest fenomen poate fi observat pe diamante, cristal, zirconiu cubic și chiar pe sticlă cu o calitate bună a tăieturii.
5. Prisme de sticlă și orice alte elemente transparente vor produce, de asemenea, un efect atunci când lumina trece prin ele. Mai ales dacă există o diferență de lumină.

Răscolirea culorilor la apus este unul dintre cele mai cunoscute exemple de refracție a luminii.

Pentru a le arăta copiilor fenomenul de dispersie, se pot folosi baloane de săpun obișnuite. Se toarnă soluția de săpun într-un recipient și apoi se introduce orice cadru de sârmă de dimensiuni corespunzătoare. Odată îndepărtat, se pot observa revărsări irizate.

Descompunerea spectrală a luminii este, de asemenea, ușor de realizat cu o lanternă de smartphone. În acest caz, sunt necesare o prismă de sticlă și o foaie de hârtie albă. Prisma trebuie așezată pe o masă într-o cameră întunecată, cu un fascicul de lumină pe o parte și o bucată de hârtie pe cealaltă, cu dungi colorate pe ea. Copiii adoră această experiență simplă.

Cum cunoaște ochiul culorile

Vederea umană este un sistem foarte complex, capabil să distingă părți ale spectrului electromagnetic. Ochiul uman recunoaște lungimi de undă între 390 și 700 nm. Radiația electromagnetică în domeniul vizibil este numită lumină vizibilă sau pur și simplu lumină.

Imaginea arată cât de puțin din spectrul electromagnetic poate fi perceput de ochiul uman.

Culorile sunt diferențiate de celulele bastonașului și de celulele bulbului din retină. Primul tip este foarte sensibil, dar poate discrimina doar intensitatea luminii. Cel de-al doilea distinge bine culorile, dar funcționează cel mai bine în condiții de lumină puternică.

Celulele conice sunt de trei tipuri, în funcție de sensibilitatea lor la lungimi de undă scurte, medii sau lungi. Prin combinarea semnalelor provenite de la toate tipurile de celule conice, ochiul este capabil să distingă gama de culori disponibilă.

Fiecare tip de celulă din ochi poate percepe nu o singură culoare, ci diferite nuanțe într-o gamă largă de lungimi de undă. Acesta este motivul pentru care vederea este capabilă să distingă cele mai mici detalii și să vadă diversitatea lumii din jurul nostru.

Dispersia luminii a arătat odată că albul este o combinație a spectrului. Dar acest lucru poate fi văzut doar după ce se reflectă prin anumite suprafețe și materiale.

Lecție video: Dispersia luminii